Power electronics became an identifiably separate area of electrical engineering with the invention of the thyristor about 30 years ago. The growing demand for controllability and conversion of electric energy has made this area increasingly important, which in turn has resulted in new device, circuit and control developments. In particular, new components, such as the GTO and power MOSFET, continue to extend power electronic technology to new applications. The technology embodied by the name "power electronics" is complex. It consists of both power level and signal level electronics, as well as thermal, mechanical, control, and protection systems. The power circuit, that part of the system actually processing energy, can be thought of as an amplifier around which is placed a closed loop control system. The goal of this book is to provide an easily understood exposition of the principles of power electronics. Common features of systems and their behavior are identified in order to facilitate understanding. Thyristor converters are distinguished and treated according to their mode of commutation. Circuits for various converters and their controls are presented, along with a description of ancillary circuits such as those required for snubbing and gate drives. Thermal and electrical properties of semiconductor power devices are discussed. The line-converter and converter-load interfaces are examined, leading to some general statements being made about energy transfer. Application areas are identified and categorized with respect to power and frequency ranges. The many tables presented in the book provide an easily used reference source.

Das Aufkommen der Thyristoren fuhrte zu einer neuen Entwicklungsphase der Energieelektronik. Mit den Vorlauferelementen der Thyristoren auf Gasentladungs basis war nur ein Teil der vielen Ideen aus dem Gebiet der Energieelektronik technisch-wirtschaftlich realisierbar. Mit Hilfe der Thyristoren konnten einige alte, bisher praktisch nicht losbare Ideen zum Erfolg gebracht werden. Die besseren technischen Eigenschaften der Thyristoren gestatten auch ganz neuartige tech nische Anwendungen. Auch werden heute Gerate und Anlagen, in welchen bisher das Quecksilberdampfgefass vorherrschte, mit Halbleiterbauelementen ausgefuhrt. Bei der grossen Fulle der Arbeit, die hier im letzten Jahrzehnt geleistet wurde, ist es besonders erfreulich, dass zwei Fachleute, die als Forscher und Entwickler beim Aufbau dieser neuen Technik massgeblich beteiligt waren, die Muhe nicht gescheut haben, das bisher Erarbeitete in Buchform niederzulegen. Es trifft sich dabei besonders glucklich, dass der eine der beiden Autoren die Entwicklung der Bau elemente durch die Erarbeitung der neuartigen Messtechnik und vieler Grund schaltungen, der andere die Entwicklung komplexer Gerate, wie Gleichstrom steller und Drehstrompulswandler, massgeblich beeinflusst hat. Beide Verfasser sind in Fachkreisen bestens bekannt, nicht zuletzt durch ihre intensive Mitarbeit bei Fachtagungen und Diskussionssitzungen der Fachgruppe "Energieelektronik" des Wissenschaftlichen Ausschusses des Verbandes Deutscher Elektrotechniker. Es ist mir deshalb ein personliches Bedurfnis, den Autoren fur ihre Arbeit zu danken und dem Buch zu wunschen, dass es ein Markstein in der Entwicklung der Energieelektronik werde."

MOSFETs) aufgenommen. Die vierte Auflage wurde 1989 wiederum iiberarbeitet und aktualisiert. Das gleiche gilt fUr die fUnfte Auflage von 1991 und die sechste von 1996. Berlin, im Juli 1996 K.Heumann Inhalt 1 Einflihrung und Defmitionen 1.1 Entwicklungsgeschichte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 . . . . . . . . . . . 1.2 Grundfunktionen von Stromrichtern. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 . . . . . . . 2 Systemkomponenten 2.1 Lineare Komponenten ...................................... 23 2.2 Halbleiterschalter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 . . . . . . . . . . . . . 2.3 Netzwerksimulation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 . . . . . . . . . . . . 2.4 Nichtlineare Komponenten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 . . . . . . . . . . 2.5 Simulationsprogramme fUr die Leistungselektronik. . . . . . . . . . . . 28 . . . 2.5.1 Beispiele fUr Simulationsprogramme. . . . . . . . . . . . . . . . 29 . . . . . 2.5.1.1 NETASIM................................... 29 2.5.1.2 NETOMAC................................. 29 2.5.1.3 PSPICE..................................... 30 2.5.1.4 SABER..................................... 30 2.5.2 Vergleich der Eigenschaften der Simulationsprogramme 31 3 LeistungshaIbleiter 3.1 Halbleiterdioden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 . . . . . . . . . . . . . 3.1.1 Kennlinie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 . . . . . . . . . . . . . 3.1.2 Schaltverhalten...................................... 39 3.2 Thyristoren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1 Kennlinie.... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 . . . . . . . . . . . . 3.2.2 Schaltverhalten...................................... 41 3.2.3 Thyristordaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 . . . . . . . . . . . . 3.2.4 Thyristorarten....................................... 44 3.2.4.1 Zweirichtungs-Thyristortriode (TRIAC) .......... 45 3.2.4.2 Asymmetrisch sperrender Thyristor (ASCR) . . . . . . . 47 3.2.4.3 RUckwiirtsleitender Thyristor (RLT). . . . . . . . . . . 47 . . . 3.2.4.4 Gate-Assisted-Turn-Off Thyristor (GATT) . . . . . . . 47 . 3.2.4.5 Abschaltthyristor (GTO) . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 . . . . . . 3.2.4.6 Lichtgesteuerter Thyristor. . . . . . . . . . . . . . . . . 49 . . . . . 3.2.4.7 Static-Induction-Thyristor (SITh). .. ..... .. ...... 49 3.2.4.8 MOS-Controlled Thyristor (MCT) . . . . . . . . . . . . 50 . . . 3.3 Leistungstransistoren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 . . . . . . . . . . . . 3.3.1 Bipolare Leistungstransistoren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 . . . . . . .